宿迁群英集团3500吨印染污水处理工程设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

印染废水处理工艺设计

摘要：印染污水是较难处理的工业废水之一，处理不当将会对环境造成严重污染。根据废水的特征及来源，设计相应的处理工艺，处理方案的选择及比较将在下文提及。设计方案不但要满足一级排放标准，还要考虑污泥的处理。

关键词：印染污水 厌氧-好氧 水解酸化池 CASS工艺

一、背景资料

1.1 印染污水的现状与特征

近年来，印染行业生产过程中排放的三废，尤其是废水治理不当将会

对环境造成严重污染；另一方面，随着印染工艺和产品结构的改变，印染水质

也发生了变化，废水的处理难度也随之加大，印染污水有以下的特征：

1.耗水水平高，水资源的消耗量大，废水排放量大，环境的影响程度

大。

2. 染料类型多样性与分子结构复杂性，印染废水成分复杂，处理成本

高。

3. 新型助剂，染料在印染行业中的大量使用，加重脱色处理的难度^[1]。

现阶段重污染、能耗大、成本高的工厂很多，染料也朝着抗光解氧化和生

物降解的方向发展，这就使得印染污水具有有机污染物浓度高、毒性大、碱性

大、水质变化大、色度深、难降解、成分复杂、可生化性差等特点。同时，大

量成分多样的无机盐纤维杂质以及氮、磷含量的偏高，这些特征让印染污水成

为较难处理的工业废水之一。

当前，印染废水的处理方法主要有物理法，化学法，生物化学法和物理化

学法，对印染废水的处理技术前景包括生物强化技术和固定化生物技术^[2]，

而本文着重讨论生物法处理印染废水。

1.2 废水来源及进水条件

宿迁群英集团宿迁园区纺织品印染公司每天排出一定量的生产污水，污水

中的主要污染物为残余生产原料如染料、碱、盐等。该生产污水具有如下特

征：

1. COD浓度700-2500mg/L，BOD浓度150-700mg/L。

2. 悬浮物固体浓度40-110mg/L。

3. 颜色较深，色度高达500-1200倍。

4. 氨氮20-30mg/L，PH7-10。

二、设计思路

2.1 出水水质要求

污水经处理后达到《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92（征求

意见稿）中的一级排放标准表三要求，见下表：

2.2 初步工艺

通过计算可以得出COD,BOD,SS,色度,氨氮的去除率分别是97.6%,97.86%,

82%,96.7%,50%,另外PH需要调节到6-9,考虑在处理工艺最初设置调节池。另外

由于色度的要求，在工艺流程的最后加上臭氧处理。对于中间处理流程目前有

很多的方法，包括物理法，生物处理法，化学法。而显然单独的物理法或者化

学法是难以达到一级排放这样的标准的，而生物法是比较经济和成熟的方法，

可以通过以生物法作为核心，辅之以物理吸附或者混凝沉淀。从印染污水处理

的投资效益比考虑，应首先将水中不溶性有机物水解为溶解性有机物，从而大

大提高好氧处理的效率，必须考虑在好氧阶段前加一个厌氧阶段，经厌氧消化

的印染废水，水中仍有大量有机物质尚待去除，选择好氧生化处理，进一步

减少有机物质和剩余色度。

整体来说，我国印染污水处理技术路线:废水--格栅--调节池--水解酸化

池--各类好氧池--二沉池--物化处理--排放。这个技术路线是根据我国印染

污水的特性以及处理污水的经验总结出来的，它是从源头实现清洁生产和末端

治理的，根据各类印染产品排放废水成分和要求，设计适合的处理单元^[3]。

工艺一:厌氧-好氧 混凝 沉淀后去除 砂滤 生物活性炭^[4]。本工艺在生化

之后设置进一步的物理化学方法处理，首先混凝将水中乳化物，胶态物破乳脱

稳形成絮体，沉淀后去除。随之进一步砂滤，又可以使水中微小絮体去除掉，

同时吸附在絮体表面的有机物也得以进一步削减。最后把关措施选择生物活性

炭，将处理水中的最后剩余有机物质、氨氮、难降解物质、悬浮物质、胶态物

质等，一并予以去除，使出水优于排放标准。

工艺二:调节池＋初沉池气浮池＋厌氧水解酸化池＋好氧曝气池＋二沉池

＋加药反应沉淀池 机械澄清池＋滤池^[5]。本工艺混凝反应池在二沉池之后并

且缺少对于颜色的进一步处理。

工艺三:调节池＋水解酸化池＋曝气池＋沉淀池＋反应沉淀池＋砂滤池＋

臭氧氧化池＋生物滤池^[6]。

工艺四:调节池＋反应沉淀池＋前置水解酸化池＋厌氧池＋CASS池＋机械

加速澄清池＋滤布滤池 紫外线消毒池＋出水泵房。本工艺对于脱色处理不够

好，但对于厌氧好氧部分处理很完善，同时也缺少初沉池来减轻后续工艺的负

荷。

目前，比较常用的技术处理路线是前物化沉淀 生化处理 后物化处理沉

淀。对于本印染污水需要进一步深度处理，可以选择生物滤池。另外可以设置

初沉池，所以我的初步工艺流程定为如下：污水--格栅--调节池--混凝反应

池--初沉池--水解酸化池--好氧池--二沉池--臭氧氧化池--生物滤池。

2.3 设计原则

1. 执行国家环境保护的政策，符合国家和地方有关的法规、规范及标准，污水经处理后达标排放。

2. 根据企业规划和实际情况，力求做到系统布局合理，节省投资，又便于运行管理，充分发挥工程投资效益。

3. 采用高效、节能、先进、可靠的污水处理新工艺、新技术，实现污水处理站的低耗高效。

4. 在已建成相同类型处理站的基础上进行优化，尽可能降低投资和运行费用。

5. 操作管理方便，操作人员的劳动强度低。

6. 污水处理系统适合生产性变化。

三、工艺比较及选择

根据印染废水特性并考虑整个工程占地面积、废水的治理效果、悬浮物的处理、经济效益等，将整个处理系统分为五个部分：预处理、厌氧段、好氧段、深度处理、污泥处理。

3.1 预处理阶段

预处理指的是生化处理前的步骤。预处理不仅可以一定程度上抑制并削减对微生物有毒有害的物质，同时还能够降低COD负荷，减轻后续工艺的负担。

预处理可以减轻水中的泥砂、悬浮物、颗粒甚至胶体，也可以调节水质水量等。

格栅分为细格栅与粗格栅，可以拦截大的漂浮物，固体，大颗粒杂质。

调节池:起到均和水质，对进水调节控制的作用，对PH也有一定的调节作用。

混凝沉淀池:在混凝剂的作用下，废水中的胶体与细微的悬浮物凝聚成絮凝体，然后分离除去。聚硅酸铝铁作为无机絮凝剂的一种，用聚铝型絮凝剂处理染料生产废水，具有较高的脱色率与COD去除率^[7]。

污水在混凝反应池中加药反应后，流入初沉池。

初沉池主要为了进一步去除水中的杂质，起到减轻生物处理阶段的负荷的作用。

3.2 厌氧阶段

印染废水中含有部分难降解不溶性有机物，所以需要厌氧菌通过水解、产酸发酵阶段等来使大分子有机物转化为小分子有机物，并且可以一定程度上起到脱色的效果。厌氧处理降低了负荷，提高了好氧阶段的可生化性。厌氧具有能耗低，污泥产量少等优点。

厌氧工艺可以采用水解酸化池，UASB等。

本工艺中不考虑第一代厌氧反应器，其内部结构简单，处理能力有限，处理效果差。

第二代厌氧反应器（UASB,UGSB,IC)去除率显著提升。UASB是由荷兰农业大学环境系Lettinga等人研制，UASB反应器主体部分由反应区和气、液、固三相分离区，在反应区下部是大量具有良好沉降性能与生物活性的厌氧颗粒污泥所形成的污泥床。UASB反应器有机负荷高，HRT短，且无填料，无污泥回流装置，无搅拌装置，工艺布置紧凑，处理效果好，运行成本较低等优良特征，故UASB是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器。

由于本工艺中好氧阶段选择CASS生化池，以及还有后续的臭氧加上生物滤池，故本阶段使用UASB就会显得太过多余了，为了达到较好的出水水质，减轻好氧阶段的处理负荷，本设计采用水解酸化池，尽管水解酸化仅仅是厌氧阶段的一二步，但是同样起到很好的处理效果，降低成本，减轻后续好氧的负荷。

3.3 好氧阶段

常采用的好氧处理法有：传统活性污泥法、氧化沟、CASS工艺、接触氧化法等。

传统活性污泥法:处理效果好，BOD5去除率可达到90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比较灵活。曝气池首端有机物负荷高，好氧速率也高。

氧化沟:可不设初沉池，可与二沉池合建，省去污泥回流装置,有利于活性污泥的生物凝聚作用，可进行硝化反应与反硝化，对水温、水质、水量的变动有较强的适应性。另外，由于采用机械曝气，动力效率低，能耗也较高。氧化沟工艺具有推流式和完全混合式的特点，可有力地克服短流和提高缓冲能力工艺流程简单，构筑物少便于管理，低负荷长泥龄及水力停留时间长；但是其占地面积大，污泥易沉积，易产生浮泥与漂泥^[8] 。

CASS工艺:工艺流程简单，布置紧凑，运行灵活，处理效果好；在沉淀阶段不进水，静止沉淀的效果非常好，占地面积少，节省占地，降低投资费用整个工艺系统操作完全自动化，维护费用较低。系统中无需设置庞大的刮泥桥，大量搅拌设备以及庞大的污泥回流和内回流泵，故系统机械设备投资低，工艺系统运行费用低，污泥回流比较低以及无需搅拌能耗，节省大量能耗^[9]。

接触氧化法:可以降低有机物以及脱氮，耐冲击负荷，间歇运行下，能保持良好的处理效果，操作简单，运行方便，易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀，不产生滤池蝇，污泥生成量少，易于沉淀，去除有机物效率不高，工程造价较高，填料可能堵塞，布水、曝气不均匀，可能在局部出现死角，同时后生动物容易造成生物膜瞬时大量脱落，影响出水水质。生物接触氧化法比表面积大，污泥浓度高，污泥龄长，氧利用率高，节省动力消耗，运行费用低，设备易操作、易维修^[10]。

生物膜反应器具备良好的工业前景，以金氏菌为菌种在填充活性炭的玻璃柱中挂膜,建立固定化生物膜反应器，在最佳运行条件下,应用该生物膜反应器对废水的脱色率为78%-92%,COD Cr去除率在76%-90%之间，但存在一些固有的不足，不过又进一步放大研究的价值^[11]。

经过比较，好氧阶段采用CASS工艺。

3.4 深度处理阶段

印染废水水量大，水质复杂，是高浓度难降解的有机废水，尤其是对二级处理出水进行深度处理，采用单一的处理技术难以达到较好的处理效果，需要采用多种技术的组合工艺如:臭氧 曝气生物滤池、 臭氧 生物活性炭、絮凝过滤 膜分离等^[12]。

郭召海等采用臭氧 生物滤池工艺深度处理印染废水，结果表明且具有运行费用低污泥产量小等优点^[13]。

本工艺在深度处理阶段采用臭氧处理以及生物滤池，臭氧阶段可以进一步降低色度，最后把关措施选择生物滤池，将处理水中的最后剩余有机物质、悬浮物质、胶态物质等，一并予以去除，使出水优于排放标准。

3.5 污泥的处理

典型的污泥处理工艺流程，分三个处理阶段:第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解；第三阶段为脱水，污泥进一步减容^[14]。

污泥经过重力浓缩后，进行污泥消化，再进行脱水处理，然后经过焚烧处理，焚烧后的残渣、灰可用于堆肥或运至垃圾处理场。

四、结论

企业必须综合考虑环境因素与经济因素，保证产品质量，重视印染污水的排放问题，做好深度处理以及废料的回收：

1. 清洁生产，从源头治理，使用低污染的原料以及改进生产工艺，减少印染污水处理以及深度处理的难度。

2. 研究不同深度处理技术的集成，传统工艺与新工艺相结合，提高处理效果并减少处理成本^[15]。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

采用预处理厌氧好氧深度处理的处理工艺，工艺流程定为如下：污水--格栅--调节池--混凝反应池--初沉池--水解酸化池--cass--臭氧氧化池--生物滤池。

工艺简介：污水经过格栅，先除去大的漂浮物、杂质、悬浮物、大的颗粒